甲酸介质下淀粉变性反应及性质的研究

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甲酸是酸性及反应活性较强的有机酸,在室温下能直接与原淀粉分子的羟基起酯化反应,又可能起酸化作用促进高锰酸钾氧化淀粉或甲醛交联淀粉,因此在变性淀粉反应中可能呈现比较特殊的特性。 本文研究利用有机强酸甲酸作酸介质制备高锰酸钾氧化淀粉,在同样pH、温度等条件下与盐酸进行比较,结果发现两种样品在很多方面具有异同之处,具体表现如下:用光学显微镜观察两者颗粒清晰,偏光十字明显。在扫描电镜下观察,小麦淀粉在这两种酸作用下的高锰酸钾氧化淀粉同其原淀粉相比,差别不明显。X射线衍射分析证实了氧化反应没有破坏淀粉的结晶结构。红外光谱分析结果均有羧基生成,测定到羧基含量也证实了这点。在糊的性质方面,两者的冻融稳定性都差,凝沉性弱,沉降积低。盐酸作酸的氧化淀粉透光率要高很多。在粘度方面,盐酸作酸的氧化淀粉起糊温度降低,热糊和冷糊稳定性大大提高,最高粘度变小,粘度变化平稳。甲酸作酸的氧化淀粉虽然起糊温度和峰值粘度有所降低,但粘度的稳定性不如前者。不同高锰酸钾浓度在甲酸作用下所测的粘度趋势相似,表现为起糊温度和糊化最高粘度均有所降低,糊化时间增长,崩溃性增加,凝沉性减弱。随着高锰酸钾浓度的提高,粘度下降。在最后恒温的过程中,不管高锰酸钾的浓度如何,淀粉粘度均出现上升趋势。 研究用不同品种的淀粉如玉米、木薯和马铃薯,经过甲酸作酸介质的高锰酸钾氧化所得的氧化淀粉其粘度表现均为起糊温度下降,糊化最高粘度有所降低,糊化时间减少,在最后恒温过程中均出现糊粘度上升趋势,这与在同样条件下所得的小麦氧化淀粉性质相似。 利用甲酸作酸介质使淀粉与甲醛作交联反应其性质变化并不明显,因此单一的使淀粉在甲酸作酸条件下与甲醛交联制取交联淀粉并没有特别的性质。 在甲酸作酸介质的条件下,将高锰酸钾氧化淀粉和甲醛交联淀粉两者结合起来所得的先氧化后交联和先交联后氧化的复合变性淀粉,其性质与单一的氧化淀粉或交联淀粉比较有了一定的变化。光学显微镜表明其偏光十字依然清晰,X射线说明其结构没有受到破坏,仍保留与原淀粉相似的结晶结构。扫描电镜下观察到两种样品颗粒表面未受到明显的破坏,而颗粒之间发生了不同程度的交错结合,相比之下先交联再氧化的复合变性淀粉比先氧化后交联要明显。对两者的粘度分析更是体现了复合变性淀粉与单一变性淀粉的差别,小麦原淀粉经过复合变性后性质都发生了较大的变化,起糊温度均有所降低,糊化最高粘度也降低了,崩溃性提高,凝沉性大大减少。经过先交联后氧化的变性淀粉其糊化最高粘度比先氧化后交联要低,糊化时间较短。崩溃性与凝沉性都有所不同,其相同之处在于在降温后的保温过程中粘度都没有明显上升趋势,这与单一的甲酸作酸的高锰酸钾氧化淀粉有明显的区别。将甲酸介质下的变性淀粉运用于造纸试验上,可以不同程度的增加纸张的抗张度、耐破度和环压度,因此运用在造纸上有一定的增强效果。
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